способ освоения месторождений монометалльных сульфидных руд

Формула изобретения

Способ освоения месторождений монометалльных сульфидных руд, включающий последовательное выделение рудных и природных блоков в пределах эксплуатационных блоков отрабатываемого добычного горизонта, получение опережающей, текущей и оперативной экспресс-информации, необходимой для осуществления меньшего числа технологических процессов и, прежде всего, при селективной выемке разнотипных и разносторонних горных пород, опережающую отработку породных блоков и их элементов, расположенных со стороны висячего блока рудного тела или рудных выемочных элементов, раздельную отработку выемочных элементов, выплавку чернового монометалла непосредственно из рудного массива, отличающийся тем, что производят предварительную и последующую дифференциацию отрабатываемого рудного тела, или его части, выделяя выемочные элементы в мини-блоках, представленные соответственно кондиционной, временно-некондиционной, некондиционной и убогой рудой, а также пустой породой, на основе показателей качества горных пород - содержания в них металла, крупности их частиц, прочности, плотности и теплофизических свойств горных пород, глубокодифференцированную селективную отработку кондиционных рудных выемочных элементов осуществляют тонкими или весьма маломощными слоями, непосредственную автоматизированную выплавку из них металла с использованием специализированного манипулятора универсального мобильного агрегата и автоматизированно получаемой, обрабатываемой и реализуемой экспресс-информации, получаемой с помощью специализированного манипулятора мобильного универсального агрегата; при этом отработку кондиционных монометалльных рудных элементов осуществляют в автоматизированном режиме с предварительным интергранулярным разрушением по границам кристаллов за счет термоупругих напряжений, возникающих в локально нагретых микрозонах, создаваемых с использованием электромагнитного воздействия, с последующими окислительным обжигом MeS, восстановлением МеО до сырого металла и его рафинирование; окислительный обжиг монометалльной сульфидной руды производят в локальных микрозонах отрабатываемого тонкого слоя, осуществляют подачу кислорода в зону реакции с использованием манипулятора, оборудованного специальными штуцерами для регулирования подачи кислорода и специальными элементами для отбора образующихся газов с последующей их очисткой, при этом милливыемочные разнокачественные элементы отделяют от массива отрабатываемого слоя преимущественно механическим способом с помощью рабочего органа специализированного манипулятора мобильного агрегата.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горно-металлургической промышленности и может быть использовано при разработке рудных месторождений.

Известны геотехнические способы освоения рудных месторождений, в т.ч. способы скважинного подземного выщелачивания, открытого кучного выщелачивания, заключающегося в необходимости добычи рудной массы, ее транспортировке, формировании минеральных куч, технологического получения минерального раствора и извлечении из него металла.

Основным недостатком геотехнологических способов освоения месторождений с получением металлов является осуществление относительно большого числа промежуточных технологических процессов и операций, которые в большинстве случаев разобщены во времени и в производственном пространстве. Недостаток открытого кучного выщелачивания заключается также в низкой производительности и эффективности.

Наиболее близким по выполняемой функции и техническому результату являются способ освоения месторождения твердых полезных ископаемых RU 2209973 с выделением добычных и породных блоков в отрабатываемых уступе или рудной зоне с использованием селективной выемки полезных ископаемых, а также способы конечных процессов освоения - электротермической плавки нетугоплавких металлов, например свинца.

Недостатком способа освоения месторождения твердых полезных ископаемых с выделением добычных и породных блоков в отрабатываемом уступе или в его выемочных зонах и с использованием селективной выемки полезных ископаемых является необходимость последующей обогатительной и металлургической переработки рудной массы и концентратов. Основными недостатками электротермической плавки является отсутствие селективности и высокая энерго- и металлоемкость процесса.

Технический результат - повышение эффективности освоения месторождений руд легкоплавких монометаллов: сульфидов свинца, олова, ртути и некоторых других металлов, температура плавления которых не превышает 1520°С.

Технический результат достигается тем, что в способе освоения месторождений монометалльных сульфидных руд, включающем последовательное выделение рудных и породных блоков в пределах эксплуатационных блоков отрабатываемого добычного горизонта, получение опережающей, текущей и оперативной экспресс - информации, необходимой для осуществления меньшего числа технологических процессов и, прежде всего, - при селективной выемке разнотипных и разносторонних горных пород, опережающую отработку породных блоков и их элементов, расположенных со стороны висячего блока рудного тела или рудных выемочных элементов, раздельную отработку выемочных элементов, выплавку чернового монометалла непосредственно из рудного массива, производят предварительную и последующую дифференциацию отрабатываемого рудного тела, или его части, выделяя выемочные элементы в миниблоках, представленные соответственно кондиционной, временно-некондиционной, некондиционной и убогой рудой, а также пустой породой, на основе показателей качества горных пород - содержания в них металла, крупности их частиц, прочности, плотности и теплофизических свойств горных пород, глубокодифференцированную селективную отработку кондиционных рудных выемочных элементов осуществляют тонкими или весьма маломощными слоями, непосредственную автоматизированную выплавку из них металла с использованием специализированного манипулятора универсального мобильного агрегата и автоматизировано получаемой, обрабатываемой и реализуемой экспресс - информации, получаемой с помощью специализированного манипулятора мобильного универсального агрегата; при этом отработку кондиционных монометалльных рудных элементов осуществляют в автоматизированном режиме с предварительным интергранулярным разрушением по границам кристаллов за счет термоупругих напряжений, возникающих в локально нагретых микрозонах, создаваемых с использованием электромагнитного воздействия, с последующими окислительным обжигом MeS, восстановлением МеО до сырого металла и его рафинирование; окислительный обжиг монометалльной сульфидной руды производят в локальных микрозонах отрабатываемого тонкого слоя, осуществляют подачу кислорода в зону реакции с использованием манипулятора, оборудованного специальными штуцерами для регулирования подачи кислорода и специальными элементами для отбора образующихся газов с последующей их очисткой, при этом милливыемочные разнокачественные элементы отделяют от массива отрабатываемого слоя преимущественно механическим способом с помощью рабочего органа специализированного манипулятора мобильного агрегата.

На основе сопоставимого анализа с прототипом установлены отличия заявляемого способа, заключающиеся в комплексе: в глубокой дифференциации рудного массива, разделяя его на милли - или мелкие выемочные элементы, исходя из содержания в них полезного компонента - сульфида металла, его крупности и характера распределения в каждом слое и в его элементах; в автоматизированной выплавке в режиме непрерывности, с предварительным интергранулярным разрушением отрабатываемой микрозоны по границам кристаллов за счет термоупругих напряжений, возникающих в локально нагретых зонах, создаваемых при электромагнитном воздействии; в проведении окислительного обжига монометалльной сульфидной руды, осуществляемого в локальной микрозоне отрабатываемого рудного слоя за счет возникновения высоких температур вокруг проводящих включений, при этом происходит интенсификация химических реакций с преобладанием реакции: 2MeS+ЗО ₂=2МеО+2SO₂, с последующей термической диссоциацией оксидов и сульфидов; в оборудовании манипулятора специальными штуцерами для подачи кислорода в зону реакции и отбора образующихся газов с последующей их очисткой; в возможности применения данного способа при открытой, подземной и комбинированной отработке месторождений монометалльных сульфидных руд. Таким образом, заявленный способ автоматизированной отработки месторождений монометалльных сульфидных руд реализуемый с непосредственной выплавкой из выемочных элементов монометаллов при тонкослоевой отработке рудных блоков, соответствует условиям патентоспособности.

Способ включает следующие элементы: минеральные объекты - рудные тела и блоки, разнообразные по морфологическим, генетическим и параметрическим особенностям, углам падения, содержанию в монометалльной руде металла, например свинца в галените; вмещающие и вмещаемые породы; технические средства - мобильный универсальный агрегат, который оснащают несколькими рабочими органами-манипуляторами для получения, обработки и передачи экспресс-информации о физико-технических, химических и технологических свойствах тонкого или весьма маломощного рудного слоя, его выемочных элементов, для предварительного интергранулярного разрушения микрозон по границам кристаллов за счет термоупругих напряжений, возникающих в локально нагретых микрозонах и создаваемых при электромагнитном воздействии с последующим окислительным обжигом монометалльной сульфидной руды в локальных микрозонах тонких или весьма маломощных рудных слоев с подачей кислорода в зону реакции и отбором образующихся газов с последующей их очисткой.

Способ осуществляют следующим образом:

Осуществляют последовательное выделение рудных и породных блоков в пределах эксплуатационных блоков отрабатываемого добычного горизонта. Получают опережающую, текущую и оперативную экспресс-информацию, необходимую для осуществления меньшего числа технологических процессов и, прежде всего, - при селективной выемке разнотипных и разносторонних горных пород. Осуществляют опережающую отработку породных блоков и их элементов, расположенных со стороны висячего блока рудного тела или рудных выемочных элементов, раздельную отработку выемочных элементов и выплавку чернового монометалла непосредственно из рудного массива. Производят предварительную и последующую дифференциацию отрабатываемого рудного тела, или его части, выделяя выемочные элементы в миниблоках, представленные соответственно кондиционной, временно-некондиционной, некондиционной и убогой рудой, а также пустой породой, на основе показателей качества горных пород - содержания в них металла, крупности их частиц, прочности, плотности и теплофизических свойств горных пород. Глубокодифференцированную селективную отработку кондиционных рудных выемочных элементов осуществляют тонкими или весьма маломощными слоями. Осуществляют автоматизированную выплавку из выемочных элементов металла с использованием специализированного манипулятора универсального мобильного агрегата на основе автоматизированно получаемой, обрабатываемой и реализуемой экспресс-информации. Экспресс-информацию получают с помощью специализированного манипулятора мобильного универсального агрегата. Осуществляют отработку кондиционных монометалльных рудных элементов в автоматизированном режиме с предварительным интергранулярным разрушением по границам кристаллов за счет термоупругих напряжений, возникающих в локально нагретых микрозонах, создаваемых с использованием электромагнитного воздействия. Осуществляют последующий окислительный обжиг MeS с восстановлением МеО до сырого металла и его рафинирование

2MeS+3O ₂=2MeO+2SO₂

Окислительный обжиг монометалльной сульфидной руды производят в локальных микрозонах отрабатываемого тонкого слоя. Осуществляют подачу кислорода в зону реакции с использованием манипулятора, оборудованного специальными штуцерами для регулирования подачи кислорода и специальными элементами для отбора образующихся газов с последующей их очисткой. Милливыемочные разнокачественные элементы отделяют от массива отрабатываемого слоя преимущественно механическим способом с помощью рабочего органа специализированного манипулятора мобильного агрегата.

Способ повышает эффективность освоения месторождений руд легкоплавких монометаллов: сульфидов свинца, олова, ртути и некоторых других металлов.